聚(3,4-乙撑二氧噻吩)的微/纳米结构及其电磁功能化

摘要

导电聚合物的分子主链因具有大π共轭结构而使其自身具有了类金属的导电性，这使其既有着与金属的电学、磁学、光学性能的相似性又保留着传统有机高分子的机械性与可加工性，因而在材料科学领域成为研究热点之一。尤其是，具有微米/纳米结构的导电聚合物由于其物理化学性能优异且技术应用前景可观而成为这一领域的前沿。加之，与无机纳米粒子复合后制备的电磁功能化导电聚合物微/纳米结构既实现了磁性与导电性能的综合，又可以通过改变各组分的成分调节复合材料的性能，还克服了无机纳米磁性粒子不易加工成型的缺点。这些特殊的性能更加速了导电聚合物在材料科学领域的发展。通过自组装控制导电聚合物微米/纳米结构的形貌和尺寸，并实现电、磁功能的综合。
　　 本论文在“无模板”法的基础上，采用“化学一步法”围绕着导电聚(3，4-乙撑二氧噻吩)的微/纳米结构及其电磁功能化展开研究，并取得了以下主要结果：
　　 1.实验在以CTAB为表面活性剂，FeCl3作为使单体EDOT聚合的氧化剂以及FeCl3作为γ-Fe2O3的Fe3+源的条件下，在氨水的碱性环境中，采用“化学一步法”，成功制备了直径约为1-2μm的兼具电、磁功能的PEDOT/γ-Fe2O3复合物微碗结构。其微碗结构明显受到表面活性剂CTAB、氧化剂、氨水浓度及反应温度的影响，而FeCl2用量除了对复合物微碗结构的直径尺寸有所影响外对产物形貌影响不大。产物PEDOT/γ-Fe2O3复合物的饱和磁化强度明显受FeCl2用量的影响，且在FeCl2用量为600 mg时达到了最大值6.20 Am2/kg；另外，产物PEDOT/γ-Fe2O3复合物的电导率值同样受FeCl2用量的明显影响，且在FeCl2用量为375 mg时达到了最大值27.9 S/cm。
　　 2.实验考察了不同高分子添加剂对产物PEDOT形貌的影响，实验发现高分子添加剂明显的改善了PEDOT的形貌，并且添加高分子羧甲基壳聚糖和羧甲基纤维素钠，用量分别是8 mg和12 mg时，所得产物为直径均匀且干净整齐的微碗结构，尤其是在在不添加H3PO4的条件下产物形貌更加整齐。在成功制备整齐均匀微碗结构的基础上，采用“化学一步法”，通过调节FeCl2和NH3·H2O溶液浓度，实现了兼具电学、磁学性能的PEDOT/γ-Fe2O3复合物微碗结构。